吳志旭 蘭 佳

(淳安縣環(huán)境保護監(jiān)測站，杭州 311700)

水庫（人工湖泊）及其流域水系是淡水生態(tài)系統(tǒng)的重要組成部分，也是人類生產(chǎn)、生活和社會發(fā)展所需的重要水資源，隨著周邊社會經(jīng)濟的發(fā)展，水庫所受的污染越來越嚴重，水環(huán)境質(zhì)量日益惡化，水體富營養(yǎng)化進程加速[1-5]，已成為制約社會經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展的限制因素。我國是水資源短缺的國家，越來越多城市供水依賴于水庫供水，在很多省份，水庫成為了主要的供水水源，水庫功能由防洪、發(fā)電轉(zhuǎn)向供水已成為世界性的趨勢[6]。我國社會經(jīng)濟的發(fā)展對水的需求仍在不斷增加，無論水量還是水質(zhì)保護，都迫切需要技術和管理方面的提高。系統(tǒng)的開展水庫生態(tài)學和水質(zhì)管理研究，全面推動我國水庫水環(huán)境保護和改善工作已是當務之急。

新安江水庫（千島湖）是地處浙江西部（29°22′～29°50′N，118°34′～119°15′E）的大型深水人工湖，是1959年新安江上游攔壩建水電站后所形成，其水位108m時的水域面積為583km2，相應庫容達1.78×1010m3，大壩以上控制流域面積10442 km2，其中60%位于安徽省境內(nèi)，40%位于浙江省境內(nèi)。新安江水庫水資源量約占錢塘江流域水資源量的30%，是錢塘江的重要水源，對保障錢塘江中下游的生態(tài)安全和水體功能起著舉足輕重的作用，甚至影響著長三角地區(qū)社會經(jīng)濟的可持續(xù)發(fā)展。近些年來，隨著庫區(qū)及上游流域社會經(jīng)濟的不斷發(fā)展和資源的不合理開發(fā)利用，新安江水庫庫區(qū)水環(huán)境質(zhì)量有所下降，富營養(yǎng)化程度明顯加劇，局部水域出現(xiàn)藍藻的某些種屬（主要是魚腥藻）異常繁殖，影響新安江水庫的水質(zhì)狀況，導致湖水和水產(chǎn)品出現(xiàn)異味。因此對新安江水庫歷年的水生態(tài)環(huán)境監(jiān)測資料、浮游生物群落結(jié)構及其變化及水域生態(tài)災變事件資料進行了研究分析，以期能闡明新安江水庫水環(huán)境存在的主要問題、保護關鍵點及下一步保護對策，為政府科學保護新安江流域水資源和預防水體營養(yǎng)化決策提供技術支撐和理論依據(jù)，最終有利于促進新安江水庫飲用水安全保障及構建健康水域生態(tài)系統(tǒng)。

1.水環(huán)境主要問題

1.1 上游來水污染風險

在新安江流域中，安徽境內(nèi)的流域面積占整個流域面積的60%左右，人口占到77%，入湖水量占總?cè)牒康?0%。安徽上游的新安江是千島湖入湖的最大河流，全長293km，流域面積11850km2，主要涉及安徽省黃山市休寧縣、徵州區(qū)、屯溪區(qū)、歙縣全境、黟縣一部分、祁門縣少量地區(qū)和宣城市績溪縣的部分。

從長期監(jiān)測數(shù)據(jù)分析，2000年以來街口斷面的氮、磷濃度總體水平要低于20世紀八九十年代，但街口斷面一直是庫區(qū)12個監(jiān)測斷面中水質(zhì)最差的。從2000年以來，總氮從1.09mg/L上升到2010年的1.11 mg/L、總磷從0.018 mg/L上升到2010年的0.026 mg/L、葉綠素a從2000年的0.0082 mg/L上升到0.0169 mg/L、高錳酸鹽指數(shù)從2000年的1.63 mg/L上升到1.89 mg/L，水質(zhì)呈明顯的下降趨勢。另根據(jù)《黃山市化工行業(yè)2009～2013年安全發(fā)展規(guī)劃報告》內(nèi)容，黃山市將建設3.89km2的精細化工園區(qū)，并著力打造全國最大的固體環(huán)氧樹脂生產(chǎn)基地。新安江水庫面臨上游來水中有機物污染風險正在加大，這將對以飲用水為主導功能的千島湖水質(zhì)安全構成重大潛在危脅。

1.2 藻類生物量增長過快，營養(yǎng)程度加重

水庫富營養(yǎng)化問題在我國變得越來越普遍， 2009年10月17日我國著名魚類學專家曹文宣院士在“全國水庫養(yǎng)魚技術問題與發(fā)展交流研討會”上指出，我國53%的水庫水質(zhì)處于中度富營養(yǎng)化狀態(tài)。新安江水庫目前存在的突出問題也是富營養(yǎng)化，藻類生物量增長過快。

1992～1993年全湖平均浮游植物密度為45.05×104cells/L；1998年全湖平均浮游植物密度為108.51×104cells/L；2010年達到1152.50×104cells/L，同1992年相比藻類密度上升了25倍。根據(jù)新豐江水庫相關研究[7]，2004年新豐江水庫平均浮游植物密度為41.4×104cells/L，同期新安江水庫浮游植物密度已經(jīng)達到290.4×104cells/L。從營養(yǎng)水平看，2006年以前，千島湖的營養(yǎng)水平為貧營養(yǎng)，但2006年以后一直處在中營養(yǎng)，且浮游植物密度、初級生產(chǎn)力水平和營養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)均呈現(xiàn)逐年上升的趨勢。

1.3 生態(tài)系統(tǒng)脆弱，局部區(qū)域藻類異常頻發(fā)

新安江水庫成庫時間僅50年，水庫生態(tài)系統(tǒng)不是很健壯，特別是近年來局部水域頻發(fā)藻類異常增殖事件。繼1998年、1999年發(fā)生大范圍的魚腥藻異常增殖，其后在2004～2005年威坪庫灣出現(xiàn)曲殼藻異常增殖，2007年在坪山水域出現(xiàn)水華束絲藻異常增殖，2009年安陽水域出現(xiàn)曲殼藻異常增殖，2010年發(fā)生較大范圍的魚腥藻異常增殖。從對發(fā)生藻類異常增殖區(qū)域的水質(zhì)跟蹤監(jiān)測結(jié)果看，這些區(qū)域的水質(zhì)并沒有出現(xiàn)急劇惡化，但藻類卻大量繁殖。因此，藻類異常增殖不是水質(zhì)的問題，而是典型的水域生態(tài)問題。對飲用水功能越來越來突顯的新安江水庫，一旦發(fā)生產(chǎn)毒藍藻增殖，將給水環(huán)境帶來嚴重影響。

1.4 漁業(yè)生產(chǎn)的問題

新安江水庫的漁業(yè)生產(chǎn)主要有網(wǎng)箱養(yǎng)殖和大水面養(yǎng)殖（保水漁業(yè)）兩種形式。根據(jù)《淳安縣“十二五”漁業(yè)發(fā)展規(guī)劃（2011～2015）》內(nèi)容，“十二五”期間新安江水庫還將保留33.3hm2網(wǎng)箱養(yǎng)殖。在大庫漁業(yè)方面，“十二五”期間將年投放12尾/kg以內(nèi)的大規(guī)格鰱、鳙魚種6×105kg以上，投放魚種比例為鰱魚50%，鳙魚48%，草魚、青魚為2%。無論經(jīng)典和非經(jīng)典生物操縱理論的共同之處都肯定上行效應，也就是說控制營養(yǎng)鹽輸入是水庫水質(zhì)治本之策。對新安江水庫而言，從水質(zhì)保護而非漁業(yè)經(jīng)濟的角度上，除了盡可能控制面源污染和污水入湖外，投餌性網(wǎng)箱養(yǎng)殖必須取締，特別是如投餌量非常大的鱘魚、鮰魚養(yǎng)殖。大庫的“保水漁業(yè)”的理論基礎是非經(jīng)典生物操縱，中國科學院水生生物研究所謝平博士和劉健康院士在《鰱、鳙與藻類水華控制》一書中明確提出“…… 經(jīng)典的生物操縱在那些營養(yǎng)鹽富集不多、藻類由小型種類組成的湖泊中也許會有效，而在那些藻類趨向大型、有時浮游動物又為小型的超富營養(yǎng)湖泊中則可能難以奏效”、“非經(jīng)典生物操縱的核心目標定位在控制藍藻水華……”。因此，利用鰱、鳙控制藻類的非經(jīng)典生物操縱理論相對更適用于有藍藻水華的超富營養(yǎng)湖泊，也就是在水體浮游植物高存量的情況下非經(jīng)典理論更加有效。新安江水庫的水質(zhì)目前介于貧營養(yǎng)向中營養(yǎng)過渡階段，水體浮游植物的生物量還不很高，這就給以水質(zhì)為目標的漁業(yè)管理提出了新的挑戰(zhàn)。

2.保護關鍵點

2.1 有效控制流域污染

控制新安江水庫富營養(yǎng)化的關鍵是下行效應和上行效應的協(xié)同作用，上行效應也即控制營養(yǎng)鹽輸入水平。對于換水周期相對較短的新安江水庫而言，流域外源輸入對水庫水質(zhì)起著決定性的作用。在新安江流域中，安徽省境內(nèi)面積占整個流域面積的60%左右，因此新安江水庫水質(zhì)的好壞在很大程度上取決于安徽上游來水的好壞。其次，浙江境內(nèi)流域上的土地利用變化、開發(fā)對新安江水庫水質(zhì)的影響也不容忽視。盡管浙江境內(nèi)占新安江全流域的40%，但是由于面源污染的入庫路徑短，同樣的面源污染對水庫水質(zhì)的影響會大于安徽的面源污染。近年來淳安境內(nèi)的流域開發(fā)也呈不斷增大的趨勢。建設用地、旅游面積不斷擴大。尤其是臨湖面茶園、果園的開發(fā)，對于水庫水質(zhì)影響更大。

2.2 控制藻類生物量，降低初級生產(chǎn)力

新安江水庫水質(zhì)問題中受公眾最關注的是水體透明度下降，根據(jù)數(shù)據(jù)分析，影響新安江水庫水體透明度的主要因素是浮游植物的生物量。因此，控制浮游植物生物量已成為解決千新安江水庫水環(huán)境問題的核心。水庫中浮游植物生物量受制于水體營養(yǎng)鹽濃度（上行效應）和魚類、浮游動物牧食（下行效應）的雙重控制。上行和下行力量共同控制浮游植物生物量的觀點已被廣泛接受。因此，要控制新安江水庫水體浮游植物生物量就必須控制氮、磷等營養(yǎng)鹽向水庫的輸入，同時要通過魚類結(jié)構調(diào)整等食物網(wǎng)調(diào)控技術進一步壓制浮游植物的過度生長。

2.3 減少藻類異常增殖影響

2007年太湖發(fā)生藍藻水華，最終導致無錫貢湖水廠發(fā)生水污染事件，一時間人們談藻色變，巨大的輿論壓力和社會抱怨，使人們忽然感受到藻類爆發(fā)的后果是如此恐怖。新安江水庫近些年來局部水域還是出現(xiàn)藻類異常增殖現(xiàn)象，隨著千島湖知名度和關注度不斷上升，面臨的輿論和社會的壓力是空前的。實際上需要用新的科學視野去客觀看待藻類異常這一問題。藻類動態(tài)變化是生態(tài)系統(tǒng)對環(huán)境變化的正常響應，藻類異常增殖是生態(tài)系統(tǒng)啟動的一種自我修復過程，藻類的生長繁殖過程將消耗水體中的大量營養(yǎng)物質(zhì)，是最有效的移出已輸入營養(yǎng)鹽的途徑。因此，出現(xiàn)藻類的異常增殖并非一定是壞事，只要不出現(xiàn)產(chǎn)毒、產(chǎn)異味的藍藻，如一些硅藻短期的異常，可能會帶來水色上的一些不悅，并不會造成生態(tài)安全方面重大風險，但如果發(fā)生產(chǎn)藻毒素和藻源異味異嗅物質(zhì)的有害藻類水華（HAB）則需另當別論。

2.4 確定科學合理養(yǎng)魚模式

魚與水體水質(zhì)的關系是個爭議極大的議題。爭議的根源在于水體食物鏈的復雜性以及由此而產(chǎn)生的不同水庫生態(tài)響應。水庫的流域不同、氣候不同、形態(tài)不同、水文過程不同、水質(zhì)本底不同、食物網(wǎng)結(jié)構不同、管理方式不同，漁業(yè)生產(chǎn)與水質(zhì)的狀況就不同。千島湖網(wǎng)箱養(yǎng)魚中投放的人工餌料和養(yǎng)殖漁業(yè)的排泄等代謝產(chǎn)物會大大增加水庫的氮、磷等營養(yǎng)鹽濃度，對水庫的水質(zhì)惡化貢獻很大。因此，投餌網(wǎng)箱養(yǎng)殖必須堅決取締，但實際上按照《淳安縣“十二五”漁業(yè)發(fā)展規(guī)劃（2011～2015）》內(nèi)容，投餌網(wǎng)箱（鱘魚、鮰魚）還將各自保留60畝。具有“保水”功效的千島湖鰱、鳙魚養(yǎng)殖模式運行也有近20年，其鰱、鳙魚放養(yǎng)模式依據(jù)的是超富營養(yǎng)的武漢東湖放養(yǎng)量的1/7、庫容不足1億立方的東周水庫放養(yǎng)量的十1/10推斷而來，正確與否，也有待科學論證。鰱、鳙投放比例，在淳安縣“十二五”漁業(yè)發(fā)展規(guī)劃中雖優(yōu)化調(diào)整為5∶5，但與比較合理的6∶4或7∶3的結(jié)構還有很大差距，同時由需要產(chǎn)生漁業(yè)效益的新安江開發(fā)總公司負責鰱魚、鳙魚投放比例控制，顯然存在制度設計上的缺陷。

3.保護對策

3.1 管理層面

新安江水庫水環(huán)境發(fā)展到目前這個現(xiàn)狀，保護目標僅僅考慮水質(zhì)是不夠的，因為Ⅰ-Ⅱ類水體一樣可以發(fā)生藻華生態(tài)災害事件，其保護目標應上升為保持新安江水庫水域生態(tài)系統(tǒng)健康安全。水庫的功能也由過去的發(fā)電、防洪、航運、養(yǎng)殖為主，演變成飲用水源地、防洪、休閑旅游和調(diào)節(jié)性發(fā)電，隨著“千島湖引水工程”的啟動，飲用水將是其主要功能。

3.1.1 建立流域綜合管理機構

現(xiàn)有的流域管理多采取分散管理，不同的資源類型隸屬不同的業(yè)務部門管理，完整的生態(tài)環(huán)境被劃分給不同的行政轄區(qū)管理，因此造成流域管理職能與權限的脫節(jié)，并割裂了流域內(nèi)水文特征、生態(tài)系統(tǒng)固有的完整性。新安江流域涉及浙江和安徽兩個省，管理部門有環(huán)保、水利、漁業(yè)、旅游、建設、華東電網(wǎng)等等，新安江水庫保護的問題首先是個流域保護的問題。應建立統(tǒng)一的流域水資源和水環(huán)境管理機構，將治理、開發(fā)與保護作為一個完整的系統(tǒng)，統(tǒng)一協(xié)調(diào)管理。

3.1.2 編制流域保護規(guī)劃

隨著上游安徽和浙江境內(nèi)淳安的社會經(jīng)濟的發(fā)展，跨省的新安江水庫水環(huán)境的保護必須要通過流域規(guī)劃來約束，要在流域規(guī)劃中確立流域發(fā)展分區(qū)、明確禁止開發(fā)區(qū)、保護性開發(fā)區(qū)、旅游開發(fā)區(qū)的范圍，明確流域發(fā)展行業(yè)準入條件。

3.1.3 頒布一部法規(guī)

對新安江水庫這樣一個目前環(huán)境仍處于優(yōu)良狀態(tài)的大型湖泊，生態(tài)保育比污染治理更有意義，也更能見效，這時法規(guī)就很重要了。要建立一部一定層面上的新安江水庫保護條例，并在這部法規(guī)中明確新安江水庫的保護目標、功能定位及對地方政府發(fā)展的約束內(nèi)容。

3.2 技術層面

3.2.1 加強磷元素控制

目前新安江水庫水體TP濃度水平在0.01～0.02 mg/L，從水質(zhì)管理角度考慮，Ⅱ類和Ⅲ類水質(zhì)TP分界濃度為0.025 mg/L，如果新安江水庫TP濃度超出0.025 mg/L，其將無法滿足水環(huán)境功能區(qū)要求。另外從富營養(yǎng)化防治角度考慮，要促進生物生長，各種必需因子缺一不可。然而，要限制生物生長，必需因子控一即可。對于藻類生長而言，N、P均為必需生源要素，二者控一即可控制富營養(yǎng)化。由于自然界氮循環(huán)的復雜性，目前新安江水庫TP平均濃度在0.8～0.9 mg/L，根據(jù)OECD的要求[8]TN要控制在0.2mg/L以下，TP在0.02mg/L以下，TN已經(jīng)很難降到該水平，TP處在控制濃度附近。因此，新安江水庫富營養(yǎng)化治理應優(yōu)先控磷。

3.2.2 科學認識鰱、鳙魚控藻問題

基于上下行效應理論，近些年來能過食物網(wǎng)調(diào)控控制藻類已成為湖沼學研究的熱點，基本上形成“經(jīng)典生物操縱”和“非經(jīng)典生物操縱”兩種方法，實際上兩種生物操縱方法都有成功和失敗的案例，其復雜性和爭議性超乎人們的想象。

鰱、鳙魚控藻適用在富營養(yǎng)化湖泊且需要控制大型絲狀藍藻水華，對營養(yǎng)水平不高，小型藻類占優(yōu)勢的湖泊，浮游動物可能有更多的機會控制藻類。新安江水庫采用鰱、鳙魚控藻的“保水漁業(yè)”還有很多科學問題需要論證解決。

3.2.3 重視和加強基礎科學研究

如果我們在理性的思維中將科學技術作為新安江水庫水環(huán)境保護的基石，那么，對于新安江水庫而言，這個基石還需要進一步夯實。我們現(xiàn)在遇到的問題之所以眾說紛紜，關鍵在于決策的科學技術依據(jù)仍然不足，我們的基礎研究和技術研究都還不能全面、完整、及時地為重大決策提供扎扎實實的支撐。因此，保護新安江水庫水環(huán)境的歷史性任務既是經(jīng)濟建設和社會發(fā)展的需求，也是科技進步的需求。

目前，新安江水庫很多研究關注點還集中在水質(zhì)理化指標演變，而對生態(tài)系統(tǒng)演變研究十分薄弱，建議未來重點在以下領域進行深入研究：一是由于氣候變化對水資源、水環(huán)境造成很大影響，因此研究氣候變化下水庫生態(tài)系統(tǒng)演變規(guī)律和發(fā)展趨勢的影響具有重要意義，并開展水庫生態(tài)安全評估。二是水利工程可通過調(diào)節(jié)湖庫生態(tài)水位、減少水庫泥沙淤積及降低水庫發(fā)生水質(zhì)惡化和富營養(yǎng)化風險。因此，通過研究水利調(diào)度導致水位調(diào)整對區(qū)域水動力學條件、營養(yǎng)物輸送過程的影響及評價水利調(diào)對水庫重要環(huán)境因子和生態(tài)系統(tǒng)影響作用具有重要意義。三是研究漁業(yè)養(yǎng)殖對水環(huán)境的影響，特別是鰱、鳙魚大面積養(yǎng)殖對水庫生態(tài)系統(tǒng)的影響作用。四是研究流域入湖氮磷通量，篩選面源上輸入途徑，并研究相應的治理、截斷技術。

3.3 工程建設層面

3.3.1 建立藻類預警監(jiān)測系統(tǒng)

新安江水庫整體水質(zhì)優(yōu)異，但從在生態(tài)系統(tǒng)方面，發(fā)生藻類異常增殖的風險一直存在，如何減輕藻類異常影響將是下一步現(xiàn)實需要。新安江水庫水面583 km2，采用人工巡查基本不現(xiàn)實，要充分運用自動監(jiān)測儀器的趨勢分析和預警功能，通過在不同湖區(qū)布設8～10 個浮標站，配置能反映藻類異常的監(jiān)測指標，如pH 值、溶解氧、葉綠素，最終通過系統(tǒng)集成到一個預警監(jiān)測平臺，實現(xiàn)實時自動預報新安江水庫各湖區(qū)藻類生長情況。

3.3.2 改進自來水廠制水工藝

藻類爆發(fā)除影響水域生生態(tài)系統(tǒng)外，影響最大是對老百姓飲用水安全產(chǎn)生威脅，如果發(fā)生產(chǎn)毒藍藻水華，就出現(xiàn)藻毒素污染問題，自來水廠需要在去除藻毒素方面準備一些工程建設。一是在藻類暴發(fā)時深層取水，取溫躍層以下的水，減少藻類影響；二是需要在制水工藝中貯備去除藻藻毒素的應急工程，如增加氣浮池、活性碳粉末投放系統(tǒng)及膜處理工程等等。

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